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電気通信大学ら、水面反射を用いて空中像を水上と水中に表示し、空中像を水ごとすくい上げる体験も可能にするシステムを発表

電気通信大学とJSTさきがけの研究者らは、水面反射を用いて空中像を水上および水中に表示し、空中像を水ごとすくい上げる体験も可能にするシステムを発表しました。

論文:Scoopirit: 水面反射を用いた空中像とのインタラクション
Scoopirit: Interaction with a Mid-air Image on a Water Surface
著者:松浦悠、小泉直也
YU MATSUURA, NAOYA KOIZUMI

本稿は、水面反射を用いて水中から水上にかけて空中像を表示し、水を介したインタラクションを実現する技術を提案します。空中像とは、光源から出た光がレンズなどの光学系によって反射・屈折し、空中に結像する像のことです。

本提案手法は、水場の奥に再帰透過光学素子(Micro Mirror Array Plates, MMAPs)とディスプレイを設置し、再帰透過光学素子によって反射したディスプレイの光が水面で反射することで像を結びます。

また、水中と水上に空中像を結像するためには、それぞれ異なる光路を必要とします。上にある図2で分かるように、水面より高い位置にある光源D1から出た光は反射しI1の位置に像を表示し、D2から出た光はI2の位置に像を表示します。

これらのことで、ユーザは、特殊なメガネを必要とせず、裸眼で空中像を見ることが可能になります。

また、ユーザが空中像を水ごとすくい上げ、手のひらの上に空中像を表示するという体験も実現します。それは、水をすくって水位が変化するときに、水位を超音波センサを用いて検出しトラッキングすることで、水位の変化と同じ距離だけ光源の像の表示位置を上下に動かすことで実現します。

このことで、空中像を水ごとすくい上げる体験も可能にしました。